(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させる定着ユニットであって、
前記記録媒体上の前記トナー像を加熱して前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる加熱回転体を備えており、
前記加熱回転体は、
円筒状かつ中空の回転体基材と、
前記回転体基材の内部に設けられ、磁束を発生させる磁束発生部と、
前記回転体基材上に設けられ、前記磁束によって発熱して前記トナー像を加熱する発熱層と、
前記回転体基材と前記発熱層との間に設けられて、前記発熱層の熱が前記磁束発生部に伝達されるのを防止する断熱性を有する断熱層と、
前記回転体基材および前記磁束発生部間に配置されて前記磁束を前記磁束発生部から前記発熱層に導く磁性部材と、
を含み、
前記磁束発生部は、前記回転体基材の長手方向に延びる円筒状のボビンと、前記ボビンの内部に配置された磁性コアと、前記ボビンに巻き回されたコイルとを含み、
前記磁性部材は、前記回転体基材の内周面に配置され、該内周面から前記磁束発生部に向かって延びる形状を有する第１磁性部材と、前記ボビンの外周面に配置され、前記回転体基材の径方向または前記長手方向において前記第１磁性部材に対向するように、前記外周面から前記回転体基材に向かって延びる形状を有する第２磁性部材とからなる定着ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ユニットにおいて、前記第１磁性部材および前記第２磁性部材は、前記径方向または前記長手方向において隙間を介して近接しており、前記隙間は、０．５mm〜４．０mmの範囲に設定されている定着ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着ユニットにおいて、前記ボビンの前記磁性コアは、前記ボビンの内部で前記回転体基材の長手方向に移動可能に複数配置されている定着ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着ユニットにおいて、さらに、前記回転体基材の内部に風を流して前記磁束発生部を冷却可能に配置された送風器を備え、
前記第１磁性部材および前記第２磁性部材は、前記風が前記回転体基材の一端から他端に向けて流れるらせん状の空気流となるように前記回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして前記回転体基材の内周面および前記ボビンの外周面に配置されている定着ユニット。
【請求項５】
感光体ドラム上に形成されたトナー像を記録媒体に転写させる転写ユニットと、
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着ユニットと、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させる定着ユニット、およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させる定着ユニットとして、特許文献１のものが知られている。特許文献１の定着ユニットは、記録媒体上のトナー像を加熱して該トナー像を記録媒体上に定着させる加熱ローラ（発熱層）と、加熱ローラの内部に配置されて加熱ローラを磁束によって発熱させる誘導コイルと、加熱ローラと誘導コイルとの間に配置された筒状断熱材（断熱層）とを有している。
【０００３】
断熱層は、発熱層からの輻射熱（いわゆる、もらい熱）が誘導コイルを加熱して該誘導コイルを焼損するのを防止するために設けられている。
【特許文献１】特開２０００−１０５５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化、つまり加熱ローラが所定温度まで発熱するのに要する時間を短縮化することが要求されている。しかしながら、断熱層を発熱層と誘導コイルとの間に配置すると、発熱層および誘導コイル間の距離が大きくなってしまい、このため、発熱層および誘導コイル間の磁気結合度が低下して、発熱層の発熱の効率が悪くなる。その結果、前記要求に応えることは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、発熱層の発熱効率を向上させて、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能な定着ユニット、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る定着ユニットは、記録媒体上に転写されたトナー像を、該記録媒体上に定着させるものであり、前記記録媒体上の前記トナー像を加熱して前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる加熱回転体を備えている。前記加熱回転体は、円筒状かつ中空の回転体基材と、前記回転体基材の内部に設けられ、磁束を発生させる磁束発生部と、前記回転体基材上に設けられ、前記磁束によって発熱して前記トナー像を加熱する発熱層と、前記回転体基材と前記発熱層との間に設けられて、前記発熱層の熱が前記磁束発生部に伝達されるのを防止する断熱性を有する断熱層と、前記回転体基材および前記磁束発生部間に配置されて前記磁束を前記磁束発生部から前記発熱層に導く磁性部材とを含んでいる。また、前記磁束発生部は、前記回転体基材の長手方向に延びる円筒状のボビンと、前記ボビンの内部に配置された磁性コアと、前記ボビンに巻き回されたコイルとを含む。更に、前記磁性部材は、前記回転体基材の内周面に配置され、該内周面から前記磁束発生部に向かって延びる形状を有する第１磁性部材と、前記ボビンの外周面に配置され、前記回転体基材の径方向または前記長手方向において前記第１磁性部材に対向するように、前記外周面から前記回転体基材に向かって延びる形状を有する第２磁性部材とからなる。
【０００７】
本発明の定着ユニットによれば、回転体基材と磁束発生部との間に配置した磁性部材を介して、磁束を磁束発生部から発熱層に導くこと、換言すれば、磁束発生部および発熱層間に磁性部材を介した磁気経路を形成することができるので、磁束発生部および発熱層間に断熱層が介在していても、磁束発生部および発熱層間の磁気結合度を高めることができる。その結果、発熱層の発熱効率を向上させることができ、ひいては加熱回転体のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記第１磁性部材および前記第２磁性部材は、前記径方向または前記長手方向において隙間を介して近接しており、前記隙間は、０．５mm〜４．０mmの範囲に設定されている。
【００１０】
磁性部材を、回転体基材の内周面およびボビンの外周面の双方に配置し、それら磁性部材間の隙間を、例えば０．５mm〜４．０mm範囲に設定することで、発熱層および磁束発生部間の磁気結合度を、磁性部材を回転体基材の内周面およびボビンの外周面のうちの一方のみに配置した構成と比較してより高めることが可能である。
【００１１】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記ボビンの前記磁性コアは、前記ボビンの内部で前記回転体基材の長手方向に移動可能に複数配置されている。この構成によれば、複数の磁性コアを回転体基材の長手方向に移動させることで、磁束の分布範囲を前記長手方向に沿って調整することが可能である。したがって、発熱層における発熱範囲を前記長手方向に沿って調整することが可能となる。これにより、記録媒体が、例えば用紙である場合、用紙のサイズに応じて用紙上のトナー像を加熱して該トナー像を用紙上に定着させることができる。
【００１２】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、定着ユニットは、さらに、前記回転体基材の内部に風を流して前記磁束発生部を冷却可能に配置された送風器を備えており、前記第１磁性部材および前記第２磁性部材は、前記風が前記回転体基材の一端から他端に向けて流れるらせん状の空気流となるように前記回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして前記回転体基材の内周面および前記ボビンの外周面に配置されている。
【００１３】
この構成によれば、第１磁性部材および第２磁性部材を、回転体基材の軸心に対して所定の角度をなして回転体基材の内周面およびボビンの外周面に配置することにより、第１磁性部材および第２磁性部材が送風器からの風を遮ることなく、風を回転体基材の内部に円滑に流すことができるので、磁束発生部を効率良く冷却することが可能である。
【００１４】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、感光体ドラム上に形成されたトナー像を記録媒体に転写させる転写ユニットと、上記の構成を有する定着ユニットとを備えた画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る定着ユニットおよびそれを備えた画像形成装置によれば、発熱層の発熱効率を向上させて、定着ユニットのウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る定着ユニットを備えた画像形成装置の概略図である。画像形成装置１０は、例えばプリンタであり、印刷処理に供する用紙Ｍ（記録媒体）を貯留する用紙貯留ユニット１２と、この用紙貯留ユニット１２に貯留された用紙束Ｍ１から繰り出された１枚ずつの用紙Ｍに対して画像の転写処理を施す転写ユニット１３と、この転写ユニット１３で転写処理の施された用紙Ｍに対して定着処理を施す定着ユニット２０とが装置本体１１に内装されると共に、定着ユニット２０で定着処理の施された用紙Ｍが排紙される排紙ユニット１５が装置本体１１の頂部に設けられることによって構成されている。
【００１８】
用紙貯留ユニット１２には、所定数（実施形態では１つ）の用紙カセット１２１が装置本体１１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１２１の下流端（図１の右方）には、用紙束Ｍ１から１枚ずつの用紙Ｍを繰り出させるピックアップローラ１２２が設けられている。このピックアップローラ１２２の駆動によって用紙カセット１２１から繰り出された用紙Ｍは、給紙搬送路１２３およびこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラ対１２４を介して転写ユニット１３に給紙されるようになっている。
【００１９】
転写ユニット１３は、コンピュータ等から伝送された画像情報に基づき用紙Ｍに転写処理を施すものであり、前後方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びるドラム軸心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム１３１の周面に沿うように、感光体ドラム１３１の直上位置から時計方向に向けて帯電器１３２、露光装置１３３、現像装置１３４、転写ローラ１３５およびクリーニング装置１３６が配設されることによって形成されている。
【００２０】
感光体ドラム１３１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。
【００２１】
帯電器１３２は、ドラム軸心回り時計方向に回転している感光体ドラム１３１の周面に一様な電荷を形成させるものであり、図１に示す例では、コロナ放電によって感光体ドラム１３１の周面に電荷を付与する方式が採用されている。なお、感光体ドラム１３１の周面に電荷を付与する部材として帯電器１３２に代えて周面が感光体ドラム１３１の周面と当接しながら従動回転しつつ電荷を付与する帯電ローラを採用してもよい。
【００２２】
露光装置１３３は、コンピュータ等の外部の機器から伝送されてきた画像情報に基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム１３１の周面に照射し、これによる感光体ドラム１３１周面のレーザー光が照射された部分の電荷の消去によって感光体ドラム１３１の周面に静電潜像を形成させるものである。
【００２３】
現像装置１３４は、感光体ドラム１３１の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム１３１の周面にトナー像を形成させるものである。
【００２４】
転写ローラ１３５は、感光体ドラム１３１の直下位置に送り込まれた用紙Ｍに対して感光体ドラム１３１の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙Ｍに転写させるものであり、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｍに付与するようになっている。
【００２５】
感光体ドラム１３１の直下位置に到達した用紙Ｍは、転写ローラ１３５と感光体ドラム１３１とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム１３１周面のトナー像がマイナスに帯電した用紙Ｍの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｍに対し転写処理が施されることになる。
【００２６】
クリーニング装置１３６は、転写処理後の感光体ドラム１３１の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化するためのものである。このクリーニング装置１３６によって清浄化された感光体ドラム１３１の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器１３２へ向かうことになる。
【００２７】
定着ユニット２０は、転写ユニット１３によって転写処理の施された用紙Ｍのトナー像に加熱による定着処理を施すものであり、用紙Ｍ上のトナー像を加熱して該トナー像を用紙Ｍに定着させる円筒状の加熱ローラ（加熱回転体）３０と、この加熱ローラ３０の下部に対向配置されて加熱ローラ３０との間で用紙Ｍを挟持する円筒状の加圧ローラ４０とを有する。加熱ローラ３０および加圧ローラ４０は箱体２１内に配置されている。加熱ローラ３０には、箱体２１に配設された図略の駆動装置および減速機構から回転駆動力が与えられ、この加熱ローラ３０の回転駆動に伴い、加圧ローラ４０が従動回転するとともに、加熱ローラ３０と加圧ローラ４０との間にニップ部Ｎが形成される。転写ユニット１３において転写された用紙Ｍは、加熱ローラ３０および加圧ローラ４０間のニップ部Ｎへ向けて送り込まれる。用紙Ｍは、ニップ部Ｎを通過することによって、加熱ローラ３０から熱を得て定着処理が施される。定着処理の施された用紙Ｍは、排紙搬送路１４３を通って排紙ユニット１５へ排出されることになる。
【００２８】
排紙ユニット１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｍを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００２９】
以下、本実施形態に係る定着ユニット２０の構成について説明する。図２は、加熱ローラ３０および加圧ローラ４０が箱体２１内に配置された状態を示す斜視図である。加熱ローラ３０および加圧ローラ４０はそれぞれ、軸心Ｃ１およびＣ２を有している。箱体２１は、加熱ローラ３０の軸心Ｃ１および加圧ローラ４０の軸心Ｃ２の方向、つまり加熱ローラ３０および加圧ローラ４０の長手方向に延びる形状を有している。この箱体２１内に、加熱ローラ３０および加圧ローラ４０が、上下方向に対向して、かつ軸心Ｃ１，Ｃ２に沿って互いに接触した状態で配置されている。転写ユニット１４において転写処理された用紙Ｍは、箱体２１に形成された図略の開口部を通って加熱ローラ３０および加圧ローラ４０間のニップ部Ｎ（図１）に案内される。
【００３０】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、加熱ローラ３０および加圧ローラ４０の構成層を示している。加熱ローラ３０は、略円形の断面を有する円筒状部材であり、定着処理の際にトナー像が形成された用紙Ｍを加熱する加熱ベルト部３２と、加熱ベルト部３２と同心で、かつ加熱ベルト部３２の内部に配置され、磁束を発生して磁束により加熱ベルト部３２を発熱させる磁束発生部３６とを含む。加熱ベルト部３２と磁束発生部３６との間には、空気層３４が介在している。加熱ベルト部３２は、磁束発生部３６に対して回転自在に構成されている。
【００３１】
加熱ベルト部３２は、軸心Ｃ１を軸心とする円筒状かつ中空のローラ基材（回転体基材）３５と、ローラ基材３５と同心でローラ基材３５の外周面に設けられた断熱性を有する断熱層３３と、ローラ基材３５と同心で断熱層３３の外周面に設けられた発熱層３１とを含む。
【００３２】
ローラ基材３５は、加熱ローラ３０に機械的強度を付与することが可能な剛性部材、例えばセラミック材から製造される。このセラミック材は、非磁性かつ非導電性の特性を有するセラミック材である。ローラ基材３５の厚さは、例えば１．０mmに設定されている。
【００３３】
発熱層３１は、ニッケルを含有する合金からなる厚さ約４０μmの発熱層基材と、発熱層基材の外周面に設けられた弾性を有する弾性層と、該弾性層の外周面に設けられて加熱ローラ３０の最外層を形成する離型層とを含む。前記弾性層は、例えばシリコンゴムからなり、厚さ３００μmに設定された層である。前記離型層は、例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂塗料（コーティング剤）を、前記弾性層の外周面に例えば１０〜１００μm程度の範囲の厚さでコーティングすることにより得られる。この離型層は、加熱ローラ３０および加圧ローラ４０間のニップ部Ｎにおいてトナー像を溶融定着する際の離型性を向上させるものである。
【００３４】
断熱層３３は、断熱性かつ弾性を備えた、例えばシリコンスポンジからなり、後述する磁束発生部３６によって発熱した発熱層３１の熱が輻射熱（いわゆる、もらい熱）となって磁束発生部３６を加熱して磁束発生部３６を焼損するのを防止するために設けられている。断熱層３３の厚さは、例えば５．０mmに設定されている。
【００３５】
磁束発生部３６は、電磁誘導により加熱ベルト部３２を加熱可能に構成されたものであって、加熱ローラ３０の軸心Ｃ１と同心で加熱ローラ３０の長手方向に延び、加熱ベルト部３２の内部に設けられた液晶ポリマーからなる円筒状のボビン３７と、ボビン３７の内周面に接触した状態で配置された軸心Ｃ１を中心とする断面円弧状の複数の磁性コア３９と、ボビン３７の外周面に巻き回された、いわゆるラジアル巻きされたコイル（リッツ線）３８とを含む。磁性コア３９は、例えばフェライトコアであり、ボビン３７の長手方向に延びる形状を有し、図３に示すように、２つの磁性コア３９で環状のコアを形成するように２列で配置されている。
【００３６】
コイル３８に、図略の高周波電源から高周波電流が供給されると、コイル３８から磁束が発生する。磁束は、ボビン３７の径方向外方に進んで発熱層３１の発熱層基材に到達する。これにより、後述する磁気経路Ｐ，Ｐ１，Ｐ２（図６）が形成され、発熱層基材が発熱する。発熱層基材の熱により、用紙Ｍ上のトナー像がニップ部Ｎにおいて溶融定着される。
【００３７】
加圧ローラ４０は、軸心Ｃ２と同心で配置され非磁性金属からなるローラ基材（図略）と、ローラ基材の外周面に設けられた弾性層（図略）と、弾性層の外周面に設けられた離型層（図略）とを含む。前記ローラ基材の前記非磁性金属としては、例えばアルミニウム、銅、銀、オーステナイト系のステンレス鋼が挙げられる。前記ローラ基材の厚さは、例えば１〜５mm程度に設定されて前記ローラ基材に機械的強度を付与している。加圧ローラ４０の弾性層および離型層は、加熱ローラ３０の弾性層および離型層と同様の材料からなる。
【００３８】
加熱ローラ３０の径方向外方に所定距離離間した位置には、加熱ローラ３０の外周面温度を検出するサーミスタ４３が配置されている。サーミスタ４３は、金属酸化物を主原料とし、高温にて焼結されるセラミック半導体であり、温度が上がると抵抗値の下がる負の温度係数を有し、温度センサとして加熱ローラ３０の外周面、つまり発熱層３１の温度を検出するものである。サーミスタ４３で検出された加熱ローラ３０の外周面温度を示す信号に基づいて、図略の制御部にて後述のコイル３８に供給する高周波電流が調整され、加熱ローラ３０の外周面温度が、所定の温度に維持されるように制御されている。
【００３９】
図４（Ａ）は、加熱ローラ３０の加熱ベルト部３２の拡大断面図である。加熱ベルト部３２のローラ基材３５の内周面には、図４（Ａ）において左右一対の第１磁性部材５０，５０がローラ基材３５の長手方向に沿って複数対取り付けられている。第１磁性部材５０は、ローラ基材３５の内周面に沿った形状を有する断面円弧状の部材であり、図４（Ｂ）に示すように、円弧方向の両端部において外方に突出する係合突起５１を有している。ローラ基材３５の内周面には、第１磁性部材５０の係合突起５１が係合可能な係止孔５５が形成されている。第１磁性部材５０は、その外周面に接着剤を塗布し、係合突起５１をローラ基材３５の係止孔５５に係合させることでローラ基材３５に固定される。第１磁性部材５０の係合突起５１は、ローラ基材３５の外周面と面一の状態で断熱層３３と接触する。第１磁性部材５０は、例えばフェライトコアからなる。
【００４０】
図５（Ａ）は、加熱ローラ３０の磁束発生部３６の拡大断面図である。磁束発生部３６のボビン３７の外周面には、図５（Ａ）において左右一対の第２磁性部材５３，５３がボビン３７の長手方向に沿って複数対取り付けられている。第２磁性部材５３は、ボビン３７の外周面に沿った形状を有する断面円弧状の部材であり、図５（Ｂ）に示すように、円弧方向の両端部において内方に突出する係合突起５４を有している。ボビン３７の外周面には、第２磁性部材５３の係合突起５４が係合可能な係止孔５７が形成されている。第２磁性部材５３は、その内周面に接着剤を塗布し、係合突起５４をボビン３７の係止孔５７に係合させることでボビン３７に固定される。第２磁性部材５３の係合突起５４は、ボビン３７の内周面と面一の状態で磁性コア３９と接触する。ボビン３７にラジアル巻きされているコイル３８は、第２磁性部材５３によってボビン３７の長手方向において分断されている。第２磁性部材５３は、第１磁性部材５０と同様にフェライトコアからなる。
【００４１】
図６は、加熱ローラ３０を長手方向に沿って切断した断面図であり、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３の配置関係を示している。ローラ基材３５の内周面に取り付けられた第１磁性部材５０およびボビン３７の外周面に取り付けられた第２磁性部材５３は、空気層３４内において互いに対向するように、かつ加熱ローラ３０の径方向において隙間Ｇを介して離間するように配置されている。このように第１磁性部材５０および第２磁性部材５３を加熱ローラ３０の内部に配置することにより、磁性コア３９、第２磁性部材５３、隙間Ｇ、第１磁性部材５０、断熱層３３および発熱層３１間に、コイル３８で発生した磁束が通る磁気経路Ｐが形成されている。
【００４２】
磁束発生部３６および発熱層３１間には、断熱層３３および空気層３４が介在しているため、磁束発生部３６および発熱層３１間の距離が大きい。しかしながら、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３を介した磁気経路Ｐにより、コイル３８で発生した磁束を発熱層３１に円滑に導くことが可能である。その結果、磁束発生部３６および発熱層３１間の磁気結合度を高めることができるので、発熱層３１の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ３０のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。第１磁性部材５０および第２磁性部材５３間の隙間Ｇは、０．５mm〜４．０mmの範囲に設定するのが好ましい。この範囲であると、磁束発生部３６および発熱層３１間の磁気結合度が低下することはない。
【００４３】
図７は、加熱ローラ３０の長手方向に沿って切断した断面図であり、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３の他の配置関係を示している。第１磁性部材５０および第２磁性部材５３は、空気層３４においてボビン３７の長手方向（つまり、加熱ローラ３０の長手方向）に隙間Ｇ′を介して対向するように配置されている。このように第１磁性部材５０および第２磁性部材５３を加熱ローラ３０の内部に配置することにより、磁性コア３９、第２磁性部材５３、隙間Ｇ′、第１磁性部材５０、断熱層３３および発熱層３１間に、コイル３８で発生した磁束が通る磁気経路Ｐ′が形成されている。磁気経路Ｐ′によっても、コイル３８で発生した磁束を発熱層３１に円滑に導くことが可能である。その結果、磁束発生部３６および発熱層３１間の磁気結合度を高めることができるので、発熱層３１の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ３０のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００４４】
第１磁性部材５０および第２磁性部材５３間の隙間Ｇ′は、図６に示した第１磁性部材５０および第２磁性部材５３間の配置関係と同様に、０．５mm〜４．０mmの範囲に設定するのが好ましい。この範囲であると、磁束発生部３６および発熱層３１間の磁気結合度が低下することはない。
【００４５】
また、加熱ローラ３０が定着処理の際に加圧ローラ４０から受ける押圧力に起因して、ボビン３７や加熱ベルト部３２が、加熱ローラ３０の軸心Ｃ１から見て振れた場合、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３が接触する可能性がある。しかしながら、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３を、加熱ローラ３０の長手方向に隙間Ｇ′を介してずらして配置しているので、ボビン３７や加熱ベルト部３２が振れても第１磁性部材５０と第２磁性部材５３とが接触することを回避できる。
【００４６】
ボビン３７の内周面に配置された複数の磁性コア３９は、図６に示すように、ボビン３７にラジアル巻きにされたコイル３８に沿って、かつ発熱層３１に対して平行に延びる形状を有している。複数の磁性コア３９のうち、ボビン３７の長手方向における両端部に配置された磁性コア３９は、ボビン３７の内周面に沿って長手方向に移動可能に配置されている。移動前の磁性コア３９を実線で示し、移動後の磁性コア３９を仮想線で示している。また、移動前の磁性コア３９は、第２磁性部材５３、隙間Ｇ、第１磁性部材５０、ローラ基材３５、断熱層３３および発熱層３１との間で磁気経路Ｐ１を形成している。磁性コア３９を長手方向に移動させると、磁気経路Ｐ１が長手方向に移動して磁気経路Ｐ２が形成される。換言すれば、コイル３８で発生する磁束の分布範囲を加熱ローラ３０の長手方向に沿って調整することができる。したがって、加熱ベルト部３２の発熱層３１における発熱範囲を加熱ローラ３０の長手方向に沿って調整することができる。これにより、用紙ＭのサイズＷ１，Ｗ２に応じて用紙Ｍ上のトナー像を加熱してトナー像を用紙Ｍ上に定着させることができる。
【００４７】
図６では、磁気経路Ｐ１は、磁性コア３９を用紙ＭのサイズＷ１に応じて移動させることにより形成されたものであり、一方、磁気経路Ｐ２は、磁性コア３９を用紙ＭのサイズＷ２に応じて移動させることにより形成されたものである。磁性コア３９は、ステッピングモータを用いて移動させることにより移動量を正確に調節できる。なお、磁性コア３９を移動可能とする構成は、図７に示す加熱ローラ３０にも適用可能である。
【００４８】
加熱ローラ３０は、図６および図７に示すように、磁束発生部３６を冷却するために磁束発生部３６の一端側から多端側に向かって冷却風Ｓを送風可能に配置された送風器４５、例えば送風ファンを備えている。ローラ基材３５はセラミック材から製造されているので、送風器４５による冷却風Ｓは、ローラ基材３５を通って発熱層３１に到達して発熱層３１を冷却することはなく、磁束発生部３６およびローラ基材３５間の空気層３４を通って磁束発生部３６のコイル３８のみを冷却する。
【００４９】
図８は、加熱ローラ３０の長手方向に沿って切断した断面図であり、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３のさらに他の配置関係を示している。加熱ローラ３０の長手方向に配置された複数の第１磁性部材５０は、加熱ローラ３０の軸心Ｃ１から見て交互に異なる方向に所定の角度で傾斜するようにローラ基材３５の内周面に配置されている。このように交互に異なる方向に傾斜して配置された隣り合う第１磁性部材５０は、図８では、断面視でハの字形をなしている。また、加熱ローラ３０の長手方向に配置された複数の第２磁性部材５３は、第１磁性部材５０と同様に、軸心Ｃ１から見て交互に異なる方向に所定の角度で傾斜するようにボビン３７の外周面に配置されている。このように交互に異なる方向に傾斜して配置された隣り合う第１磁性部材５０も、第１磁性部材５０と同様に、断面視でハの字形をなしている。ハの字形に配置された第１磁性部材５０および第２磁性部材５３は、加熱ローラ３０の長手方向において互い違いとなるように配置されている。このような配置関係により、送風器４５からの冷却風Ｓは、加熱ベルト部３２および磁束発生部３６間の空気層３４において磁束発生部３６のボビン３７の外周面に沿ってらせん状に流れる。らせん状の冷却風Ｓは、第１磁性部材５０および第２磁性部材５３によって遮られることなくローラ基材３５の内部に円滑に流れる。これにより、磁束発生部３６を効率良く冷却することが可能である。
【００５０】
図９は、定着ユニット２０を所謂加圧ベルト方式に適用した構成を示す概略図である。この構成では、加圧ローラ４０の代わりに、一対のローラ６０，６１間に張設された無端状のベルト６２を、加熱ローラ３０に接触した状態で配置している。ベルト６２は、一対のローラ６０，６１間の略中間部分で、加熱ローラ３０に接触しており、ニップ部Ｎは、前記中間部分の外周面と加熱ローラ３０との間に形成されている。このように定着ユニット２０を加圧ベルト方式に適用した場合であっても、加熱ローラ３０の発熱層３１の発熱の効率を向上させることができ、ひいては加熱ローラ３０のウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る定着ユニットを備えた画像形成装置の概略図である。
【図２】定着ユニットの加熱ローラおよび加圧ローラが箱体内に配置された状態を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図４】（Ａ）は、加熱ローラの加熱ベルト部の拡大断面図であり、（Ｂ）は、加熱ベルト部に固定される第１磁性部材の断面図である。
【図５】（Ａ）は、加熱ローラの磁束発生部の拡大断面図であり、（Ｂ）は、磁束発生部に固定される第２磁性部材の断面図である。
【図６】第１磁性部材および第２磁性部材の配置関係を示す加熱ローラの断面図である。
【図７】第１磁性部材および第２磁性部材の他の配置関係を示す加熱ローラの断面図である。
【図８】第１磁性部材および第２磁性部材のさらに他の配置関係を示す加熱ローラの断面図である。
【図９】定着ユニットを加圧ベルト方式に適用した構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  画像形成装置
２０  定着ユニット
３０，３０′  加熱ローラ
３１  発熱層
３２  加熱ベルト部
３３  断熱層
３４  空気層
３５  ローラ基材
３６  磁束発生部
３７  ボビン
３８  コイル
３９  磁性コア
４０  加圧ローラ
５０  第１磁性部材
５１  係止突起
５３  第２磁性部材
５４  係止突起
５５，５７  係止孔
６０  定着ローラ
６２  加熱ベルト
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  磁気経路
Ｓ  冷却風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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